阔叶红松林恢复演替中功能性状和功能多样性对生态系统功能的影响机制
批准号:
31370620
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
王襄平
依托单位:
学科分类:
森林培育学
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘超、武娴、吴玉莲、孙晗、吴鹏、安海龙
中文摘要
阔叶红松林是东北东部生产力和生物量最高、生物多样性最丰富的顶级森林群落,但目前红松原始林已所剩无几。本研究拟在前人工作基础之上,从功能性状和功能多样性的新视角,研究在阔叶红松林的恢复演替进程中生态系统功能变化的内在机制。在充分的前期研究的基础上,我们选择了关键的功能性状指标和生态系统功能参数,在研究功能性状、功能多样性和生态系统功能随着演替阶段的变化及其环境驱动力的同时,着重研究:1)生态系统功能是主要受功能多样性(多样性假说)还是优势种功能性状(生物量比例假说)的影响,抑或是由二者共同决定? 2)在不同的演替阶段,互补效应和抽样/选择效应对生态系统功能的相对作用大小有何差异?气候条件对这种差异有何种影响?研究不仅有助于解决生态系统功能的维持机制等关键理论问题,对于深入理解阔叶红松林恢复演替中不同尺度的生态过程和作用机制、为气候变化背景下科学的生态恢复实践提供理论依据也有重要的意义。
英文摘要
Broadleaf Korean pine forest (BKF) is not only the most productive and species-rich forest type in the east part of northeast China, but also the climatic climax in the region. However, most primary BKF has disappeared as a result of long-term human disturbance. The present study is designed to examine the changes of functional diversity and functional traits along a secondary succession gradient, and to explore the mechanisms that drive ecosystem-functioning changes during the ecological restoration process of BKF. We selected several critical ecosystem properties and key functional traits based on a number of previous studies and our own researches. In addition to examine the changes of functional traits, functional diversity and ecosystem functioning along the succession gradient and the environmental drivers of these changes, we focus on exploring two critical questions as follows. (1) Is ecosystem functioning mainly determined by functional diversity (the diversity-productivity hypothesis) or by the functional traits of dominant species (the biomass ratio hypothesis), or alternatively, controlled by the joint influences of them? (2) How dose the relative influence of complementarity effect vs. sampling (selection) effect on ecosystem functioning change along the secondary succession gradient? What is the role of climate in regulating these changes? Answering these questions is not only the basis to maintain the functioning and stability of ecosystems in a world undergoing rapid global changes, but also critical in understanding the mechanisms underlying the ecological restoration of BKF, which is in urgent need to improve the restoration and management technologies of the BKF ecosystem.
生物多样性和生态系统功能的关系(BEF)是全球变化背景下生态学的核心课题之一。生态系统功能的提升则是东北红松林乃至全国森林生态恢复的中心任务。本项目从功能生态学的视角,系统研究了森林恢复演替进程中生态系统功能的变化,及其与功能性状、生物多样性的关系。我们首先揭示了过去应用功能性状在BEF研究中存在的一些方法问题,在探索相关研究方法的基础上,系统研究了演替序列和气候梯度上功能性状、多样性(物种、功能、谱系多样性)对生态系统功能的影响,包括生物量、生产力、凋落物生产和分解。结果表明,一方面生物多样性确实对生态系统功能有显著的促进作用,否定了对其生态系统服务功能的质疑。另一方面,生物多样性对生态系统功能只有温和的作用。抽样/选择效应对生态系统功能的影响显著大于互补效应,环境因子、功能性状及其他生物因子才是影响生态系统功能的主要因素,其作用明显大于各种生物多样性测度。而且,抽样/选择效应和互补效应的相对作用大小随环境梯度变化,互补效应在气候恶劣、生产力低的区域作用较强,并随环境条件的改善作用减弱。此外,对于不同的生态系统功能,不同的功能性状(组织密度、C、N、P含量)、多样性的不同方面(物种、功能、谱系多样性以及其丰富度和均匀度)的影响有着明显差异。我们还系统研究了气候、进化遗传等因素对叶、茎、根、种子等重要功能性状,以及性状间相关生长关系的相对影响大小;揭示了演替进程中生态系统功能对气候变化响应的变化规律。应用本研究的成果,我们开展了利用功能性状预测生态系统功能的探索,首次建立了利用树高、气候、生物因素进行中国森林生物量估算的模型,利用性状和过程模型研究了东北森林生产力对气候变化的响应,并发展了更严格的模型验证方法。这些成果为今后深入研究功能性状、生物多样性与生态系统功能的影响机制,以及生态系统对干扰、气候变化响应,促进红松林恢复演替、提高森林生态系统服务功能提供了基础理论和方法。
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Seed mass of angiosperm woody plants better explained by life history traits than climate across China.
中国被子植物木本植物的种子质量可以通过生活史特征比气候更好地解释
DOI:
10.1038/s41598-017-03076-2
发表时间:
2017-06-02
期刊:
Scientific reports
影响因子:
4.6
作者:
[Zheng J, Guo Z, Wang X]
通讯作者:
Wang X
Significant effects of biodiversity on forest biomass during the succession of subtropical forest in south China
华南亚热带森林演替过程中生物多样性对森林生物量的显着影响
DOI:
10.1016/j.foreco.2016.04.020
发表时间:
2016-07
期刊:
Forest ecology and management
影响因子:
3.7
作者:
[Shuai Ouyang, Wenhua Xiang, Xiangping Wang, Yelin Zeng]
通讯作者:
Yelin Zeng
DOI:
10.1093/jpe/rtv001
发表时间:
2015-12
期刊:
Journal of Plant Ecology
影响因子:
2.7
作者:
[Xian Wu;Xiangping Wang;Yulian Wu;X. Xia;Jingyun Fang]
通讯作者:
Xian Wu;Xiangping Wang;Yulian Wu;X. Xia;Jingyun Fang
Structural bias in aggregated trait variables driven by repeated species co-occurrences: a pervasive problem in community and assemblage data
由重复物种共现驱动的聚合性状变量的结构偏差:群落和组合数据中的普遍问题
DOI:
--
发表时间:
2017
期刊:
Journal of Biogeography
影响因子:
3.9
作者:
[Bradford A. Hawkins, Boris Leroy, Miguel Á. Rodríguez, Alex, er Singer, Bruno Vilela, Fabricio Villalobos, Xiangping Wang, David Zelený]
通讯作者:
David Zelený
A test of BIOME-BGC with dendrochronology for forests along the altitudinal gradient of Mt. Changbai in northeast China
东北长白山海拔梯度森林BIOME-BGC树木年代学试验
DOI:
10.1093/jpe/rtw076
发表时间:
2016-07
期刊:
Journal of Plant Ecology
影响因子:
2.7
作者:
[Yulian Wu, Xiangping Wang, Shuai Ouyang, Kai Xu, Bradford A. Hawkins, Osbert Jianxin Sun]
通讯作者:
Osbert Jianxin Sun
共 19 条
纬度梯度上人工林和天然林演替系列的相关生长影响机制比较研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:王襄平
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依托单位:
演替和气候对我国纬度梯度上森林的个体和群落尺度相关生长的影响机制
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批准号:31870430
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2018
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负责人:王襄平
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依托单位:
国内基金
海外基金